Primitive menschliche Eier reiften zum ersten Mal im Labor

Von Jessica Hamzelou

Menschliche Eizellen sind zum ersten Mal von ihrem primitivsten Zustand zur vollen Entwicklung im Labor herangereift. Die resultierenden Eier sind bereit, befruchtet zu werden, und wenn sie gesund sind, könnten sie theoretisch verwendet werden, um IVF-Behandlungen voranzutreiben und Frauen zu helfen, die in jungen Jahren Krebs hatten.“Es ist wirklich aufregend“, sagt Michael Dahan vom McGill University Health Centre in Montreal, Kanada, der nicht an der Arbeit beteiligt war. „Es hat das Potenzial, die Behandlung zu verbessern.“Wissenschaftler versuchen seit Jahren, menschliche Ei- und Samenzellen im Labor zu entwickeln, um besser zu verstehen, wie diese Zellen funktionieren, und um die Behandlungen für die wachsende Zahl unfruchtbarer Paare und Einzelpersonen zu verbessern. Aber bis jetzt haben sie es nur bei Tieren wie Mäusen geschafft.

„Die Arbeit mit Mausgewebe ist unglaublich einfach“, sagt Evelyn Telfer von der University of Edinburgh, die die neue Arbeit leitete. „Die Zusammensetzung des menschlichen Gewebes ist ganz anders und nicht einfach.“ Dies ist teilweise auf das Vorhandensein mehrerer unterstützender Zellen zurückzuführen, die das Ei umgeben, was den Zugang und die Arbeit mit ihm erschwert“, sagt sie.

Telfers Team hat diese Hürde überwunden, indem es jahrelang an seiner Technik festgehalten und sie ständig optimiert hat, um die richtigen Bedingungen für das Eiwachstum zu schaffen. „Wir waren bullisch“, sagt Telfer. In ihrem Verfahren beginnt das Team mit winzigen Stücken von Eierstockgewebe, die von 10 weiblichen Freiwilligen während einer Kaiserschnittoperation entnommen wurden.Das Team sucht dann nach sogenannten „Urfollikeln“ – kleinen Strukturen, die jeweils das Potenzial haben, ein Ei freizusetzen. Es wird angenommen, dass Frauen mit allen Follikeln geboren werden, die sie jemals haben werden. Die meisten Follikel bleiben während des Lebens einer Frau inaktiv, aber einige beginnen zu wachsen, um beim Eisprung ein Ei freizusetzen. „Beim Menschen können sie 40 Jahre dort sitzen, bevor sie anfangen zu wachsen“, sagt Telfer.

Voll ausgereift

Die Urfollikel werden dann in eine nährstoffreiche Flüssigkeit gegeben, wo sie zu wachsen beginnen. Es gibt keine bestimmte Zutat, die das Wachstum ankurbelt, sagt Telfer. Sie glaubt, dass das Zerhacken des Eierstocks ausreicht, um die Entwicklung zu aktivieren. Dies stimmt mit den Ergebnissen einer japanischen Gruppe überein, die im Wesentlichen Teile der Eierstöcke von Frauen zerhackt und sie neu implantiert, um ihre Fruchtbarkeit zu verbessern.Telfer und ihre Kollegen entfernten dann die einzelnen Eier aus jedem Follikel und konzentrierten sich darauf, sie dazu zu bringen, von selbst zu einer Größe zu wachsen, die Sie beim Eisprung sehen würden.

Während einige der Eier auf dem Weg versagten, entwickelte sich eine Fraktion weiter zu einem voll ausgereiften Zustand. Das Team konnte feststellen, dass diese Eier zur Befruchtung bereit waren, da sie eine wichtige Phase der Zellteilung durchlaufen hatten, in der sich die Anzahl der Chromosomen halbiert. Das Endergebnis ist eine große Eizelle mit 23 ungepaarten Chromosomen – bereit, mit einer Samenzelle kombiniert zu werden – und eine viel kleinere zytoplasmatische Sphäre, die die anderen Chromosomen enthält, die als Polarkörper bekannt ist. Diese neigen dazu, im Körper einer Frau abgebaut zu werden.

Von den 310 Urfollikeln, mit denen das Team begann, überlebten 87 die Anfangsphase des Experiments. Aus diesen konnte das Team 32 vollreife Eier gewinnen. Der gesamte Prozess dauerte zwischen 21 und 22 Tagen.

Diese Eizellen sind technisch bereit, mit Sperma befruchtet zu werden. Das Team hat noch keine Lizenz dafür, hat aber eine beantragt. Wenn es zu gesunden Embryonen führen kann, könnte die Technik möglicherweise in einer Reihe von Fruchtbarkeitsbehandlungen eingesetzt werden.Junge Mädchen mit Krebs haben oft Stücke ihrer Eierstöcke entfernt, bevor sie Behandlungen erhalten, die ihre Ei-Versorgung beschädigen können. Die Idee ist, das Gewebe neu zu implantieren, wenn die Mädchen älter sind und bereit sind, eine Familie zu gründen. Aber manchmal ist das nicht ideal – das Gewebe könnte Restkrebszellen enthalten, zum Beispiel.

Bessere IVF

Telfers Technik könnte eine Alternative bieten. Wenn reife Eier aus dem Eierstockgewebe im Labor entwickelt werden könnten, könnten diese im Rahmen der IVF befruchtet werden, so dass nur die resultierenden Embryonen implantiert werden können.

Theoretisch könnte die Technik auch zur Verbesserung der IVF eingesetzt werden. Im Moment erhalten Frauen, die sich für IVF entscheiden, oft anstrengende hormonelle Behandlungen, die die Freisetzung mehrerer Eier auslösen. Diese werden dann gesammelt und im Labor mit Sperma befruchtet. Manchmal sind die Eier zu unreif, um sie zu verwenden, sagt Dahan. In diesen Fällen besteht die Möglichkeit, dass die neue Technik sie auf den neuesten Stand bringt, die Gesamtzahl der für IVF verfügbaren Mittel erhöht und die Empfängniswahrscheinlichkeit einer Frau erhöht. „Es ist etwas, mit dem wir bei der Entwicklung helfen könnten, was wir in der Vergangenheit hätten wegwerfen müssen“, sagt er.

Es gibt andere potenzielle Vorteile für IVF. Wenn Eierstockgewebe verwendet werden kann, um reife Eizellen im Labor zu erhalten, warum dann nicht hormonelle Behandlungen und Eizellenextraktion ganz umgehen? Chirurgie, um ein Stück Eierstock zu entfernen, ist invasiv, und die Risiken wären in den meisten Fällen nicht gerechtfertigt, sagt Dahan. Aber für Frauen, die bereits operiert werden, wie Endometriose – eine häufige Ursache für weibliche Unfruchtbarkeit – könnte dies in Zukunft eine Option sein, sagt er.

Vorher muss das Team sicherstellen, dass die Eier gesund sind. Während sie voll ausgereift erscheinen, sind sie nicht identisch mit denen, die von Eierstöcken freigesetzt werden. Insbesondere die Polkörper, die sie produzieren, sind viel größer als normal – mindestens doppelt so groß, sagt Telfer.

Dies mag harmlos sein, da die Polkörper sowieso weggeworfen werden, aber wenn die Eier wertvolles Zytoplasma verlieren – einschließlich der darin enthaltenen Energie liefernden Kompartimente -, könnte es ihnen dadurch schlechter gehen.In der Zwischenzeit hofft Telfer, dass die Technik ihr und anderen helfen wird, mehr darüber zu verstehen, wie sich Eier entwickeln und was bei Fruchtbarkeitsstörungen schief geht, die zu einem Mangel an Eiern führen, bekannt als primäre Ovarialinsuffizienz. „Es gibt verschiedene Bedingungen, unter denen Frauen ihre Eier viel früher im Leben verlieren oder nicht wachsen“, sagt sie. „Wenn wir den Prozess verstehen könnten … könnten wir Behandlungen dafür entwickeln.”